(57)【要約】メトロロジ装置用の照明システムと、そのような照明システムを含むメトロロジ装置と、が開示される。照明システムは、照明源と、照明源からの放射ビームをフィルタ処理し、１つまたは複数の線形可変フィルタを含むように構成された線形可変フィルタ装置と、を含む。照明システムは、線形可変フィルタ装置で放射ビームをフィルタ処理した後の放射ビームの波長特性の選択的制御を可能にするように動作する。【選択図】図３
2019511000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メトロロジ装置用の照明システムであって、
照明源と、
前記照明源からの放射ビームをフィルタ処理するように構成され、１つまたは複数の線形可変フィルタを含む線形可変フィルタ装置と、を備え、
前記線形可変フィルタ装置で前記放射ビームをフィルタ処理した後の前記放射ビームの波長特性の選択的制御を可能にするように動作する、照明システム。
【請求項２】
前記線形可変フィルタ装置は、直列の線形可変フィルタ対を含み、
前記線形可変フィルタ対は、共同して帯域通過線形可変フィルタを形成する短波長通過線形可変フィルタおよび長波長光路線形可変フィルタを含む、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記短波長通過線形可変フィルタおよび前記長波長光路線形可変フィルタは、前記短波長通過線形可変フィルタと前記長波長光路線形可変フィルタとの間の相対移動を行うように構成されて、前記帯域通過線形可変フィルタの通過帯域の選択を可能にする、請求項２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記放射ビームの前記波長特性には、帯域通過線形可変フィルタの通過帯域の中心波長が含まれる、請求項２または３に記載の照明システム。
【請求項５】
前記短波長通過線形可変フィルタおよび前記長波長光路線形可変フィルタは、一緒に移動するように構成されて、前記中心波長の選択を可能にする、請求項４に記載の照明システム。
【請求項６】
前記選択的制御には、前記１つまたは複数の線形可変フィルタ上の前記放射ビームの空間位置を制御することが含まれるように構成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項７】
前記選択的制御は、前記放射ビームと前記１つまたは複数の線形可変フィルタとの間の制御可能な相対移動を可能にすることで実施される、請求項６に記載の照明システム。
【請求項８】
回転可能に取り付けられた１つまたは複数のフィルタ要素を含み、
前記１つまたは複数の線形可変フィルタの各フィルタは、前記回転可能に取り付けられた１つまたは複数のフィルタ要素の１つに設けられ、
前記照明システムは、波長特性の前記選択的制御が、前記回転可能に取り付けられたフィルタ要素の角度位置の制御によって実施されるように動作可能である、請求項７に記載の照明システム。
【請求項９】
ビーム誘導光学部品を含み、
前記ビーム誘導光学部品の制御が、前記放射ビームの波長特性の前記選択的制御を可能にする、請求項６に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記ビーム誘導光学部品は、前記放射ビームを前記線形可変フィルタ装置の前記１つまたは複数の線形可変フィルタ上の様々な空間位置に選択的に誘導するように制御可能である、請求項９に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記ビーム誘導光学部品は、前記放射ビームを選択的に誘導して、どれか１つの所定の光路に沿って進ませるように制御可能であり、
各光路は、前記線形可変フィルタ装置の異なる１つを含む、請求項９に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記ビーム誘導光学部品には、１つまたは複数の傾斜可能なミラーが含まれる、請求項１０または１１に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記ビーム誘導光学部品には、１つまたは複数の電気活性光学部品が含まれる、請求項１０または１１に記載の照明システム。
【請求項１４】
偏光感受型ビームスプリッタをさらに含み、
前記１つまたは複数の電気活性光学部品を制御することで、前記放射ビームの偏光が制御され、したがって、前記偏光感受型ビームスプリッタから出た前記放射ビームの方向が制御される、請求項１３に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記線形可変フィルタ装置の１つまたは複数の線形可変フィルタはまた、前記放射ビームに対して選択的に移動可能である、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１６】
リソグラフィプロセスのパラメータを測定するメトロロジ装置であって、
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の照明システムを含む、メトロロジ装置。
【請求項１７】
複数のターゲットを有する前記基板用のサポートと、
各ターゲットを測定放射で測定する光学系と、を備え、
前記測定放射は、前記線形可変フィルタ装置でフィルタ処理された後の前記放射ビームを含む、請求項１６に記載のメトロロジ装置。
【請求項１８】
単一基板に対して実施する様々な測定ごとに前記放射ビームの前記波長特性を変えるように動作可能である、請求項１７に記載のメトロロジ装置。
【請求項１９】
単一メトロロジターゲットに対して実施する様々な測定ごとに前記放射ビームの前記波長特性を変えるように動作可能である、請求項１７に記載のメトロロジ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  本願は、２０１６年３月７日に出願された欧州特許出願第１６１５８９９４．０号の優先権を主張するものであり、この特許は、参照によりその全体を本明細書に援用される。
【０００２】
[0002]  本発明は、例えば、リソグラフィ技術によるデバイスの製造に使用可能なリソグラフィの方法および装置と、リソグラフィ技術を使用してデバイスを製造する方法とに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、基板に、通常は基板のターゲット部分に所望のパターンを付加する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その際に、代替としてマスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成される回路パターンを発生させることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）のターゲット部分（例えば、１つまたは複数のダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けられた放射感応性材料（レジスト）層への結像による。一般に、単一の基板は、連続的にパターン形成された、隣接したターゲット部分のネットワークを含む。リソグラフィプロセスでは、多くの場合、例えば、プロセス制御および検証を行うために、形成された構造の測定を行うのが好ましい。クリティカルディメンジョン（ＣＤ）を測定するのにしばしば使用される走査電子顕微鏡と、デバイスの２つの層のアライメント精度の尺度であるオーバーレイを測定する専用ツールと、を含む、上記の測定を行う様々なツールが公知である。オーバーレイは、２つの層間のミスアライメントの度合いによって表すことができ、例えば、測定された１ｎｍのオーバーレイという表現は、２つの層が１ｎｍだけずれた状態を表すことができる。
【０００４】
[0004]  最近、様々な形態のスキャトロメータが、リソグラフィ分野で使用するために開発された。これらのデバイスは、ターゲットの対象となる特性を求めることを可能にする「スペクトル」を得るために、放射ビームをターゲットに誘導し、散乱線の１つまたは複数の特性、例えば、単一の反射角における波長に応じた強度照度、１つまたは複数の波長における反射角に応じた強度照度、または反射角に応じた偏光を測定する。対象となる特性は、様々な技術、例えば、厳密結合波分析または有限要素法などの反復手法によるターゲットの再現、ライブラリ検索、および主成分分析によって求めることができる。
【０００５】
[0005]  そのような暗視野スキャトロメタリを実施する場合に、様々な層の様々なターゲットは、様々な波長測定放射に対して異なる挙動を示すことがある。したがって、測定放射は、ターゲットおよび／または層に対して個別に調整されなければならない。メトロロジ装置は、（４００〜９００ｎｍの範囲をとることができる）全スペクトルにわたって均等に広がる、数個、通常は約７〜１０個の離散した波長からの波長の選択を可能にするように構成されてもよい。波長選択の自由度がより高いことが望ましい。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]  本発明は、第１の態様において、メトロロジ装置用の照明システムを提示し、この照明システムは、照明源と、照明源からの放射ビームをフィルタ処理するように構成され、１つまたは複数の線形可変フィルタを含む線形可変フィルタ装置と、を含み、照明システムは、放射ビームを線形可変フィルタ装置でフィルタ処理した後の放射ビームの波長特性の選択的制御を可能にするように動作する。
【０００７】
[0007]  本発明はさらに、リソグラフィプロセスのパラメータを測定するメトロロジ装置を提示し、メトロロジ装置は、第１の態様の照明システムを含む。
【０００８】
[0008]  本発明のさらなる特徴および利点、さらには、本発明の様々な実施形態の構造および動作が、添付図面を参照して下記に詳細に説明される。なお、本発明は、本明細書で説明する特定の実施形態に限定されない。そのような実施形態は、例示のみを目的として本明細書に提示される。さらなる実施形態が、本明細書に記載された教示から当業者に明らかになるであろう。
【０００９】
[0009]  本発明の実施形態が、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】リソグラフィ装置を半導体デバイス用の製造設備を形成する他の装置と共に示している。
【図２】（ａ）第１の照明装置対を使用してターゲットを測定するのに使用する暗視野スキャトロメータの概略図と、（ｂ）所与の方向の照明に対するターゲット回折格子の回折スペクトルの詳細図と、を含む。
【図３】本発明の実施形態で使用可能な（ａ）〜（ｃ）の３つの回転可能に取り付けられた別のフィルタ要素構造を示している。
【図４】本発明の第１の実施形態による照明システムを示している。
【図５】本発明の第２の実施形態による照明システムを示している。
【図６】本発明の第３の実施形態による照明システムを示している。
【図７】本発明の第４の実施形態による照明システムを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0010]  本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明の実施形態を実施できる例示的環境を提示することは有益である。
【００１２】
[0011]  図１は、リソグラフィ大量製造プロセスを実施する製造設備の一部として、リソグラフィ装置ＬＡを２００で示している。この例では、製造プロセスは、半導体ウェーハなどの基板上での半導体製品（集積回路）の製造に適している。当業者には、このプロセスの変形型で様々なタイプの基板を処理することで、多岐にわたる製品を製造できると分かるであろう。今日、多大な商業的価値がある半導体製品の製造は、単なる例として使用される。
【００１３】
[0012]  リソグラフィ装置（または、略して「リソツール」２００）内において、測定ステーションＭＥＡは２０２で示され、露光ステーションＥＸＰは２０４で示されている。制御ユニットＬＡＣＵは２０６で示されている。この例では、各基板は、測定ステーションと、適用されるパターンを有する露光ステーションに滞在する。光学リソグラフィ装置では、例えば、調整された放射線および投影システムを使用して、製品パターンをパターニングデバイスＭＡから基板に転写するために、投影システムが使用される。これは、放射線感応性レジスト材料の層にパターン像を形成することで行われる。
【００１４】
[0013]  本明細書で使用される「投影システム」という用語は、露光放射を使用するのに適した、または液浸液の使用もしくは真空の使用などの他の要素に適した、屈折式、反射式、反射屈折式、磁気式、電磁式、および静電式光学系、またはそれらの任意の組み合わせを含む任意のタイプの投影システムを包含すると広く解釈すべきである。パターニングＭＡデバイスはマスクまたはレチクルとすることができ、パターンまたはレチクルは、パターニングデバイスによって透過または反射される放射ビームにパターンを付与する。公知の動作モードとして、ステッピングモードおよび走査モードがある。公知のように、投影システムは、基板およびパターニングデバイス用のサポートおよび位置決めシステムと様々な方法で協同して、基板全体にわたる多数のターゲット部分に所望のパターンを付加することができる。プログラマブルパターニングデバイスは、固定パターンを有するレチクルの代わりに使用することができる。放射には、例えば、深紫外線（ＤＵＶ）または極紫外線（ＥＵＶ）周波帯の電磁放射があり得る。本開示は、他のタイプのリソグラフィプロセス、例えば、電子ビームによる、例えば、インプリントリソグラフィおよびダイレクトライティングリソグラフィにも適用可能である。
【００１５】
[0014]  リソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵは、基板ＷおよびレチクルＭＡを受け入れ、パターン形成処理を実施するために、様々なアクチュエータおよびセンサのすべての動作および測定を制御する。ＬＡＣＵは、装置の動作に関連する所望の計算を実施する信号処理およびデータ処理能力も有する。実際に、制御ユニットＬＡＣＵは、それぞれがリアルタイムのデータ取得と、処理と、装置内のサブシステムまたはコンポーネントの制御と、を取り扱う多数のサブユニットからなるシステムとして具現化される。
【００１６】
[0015]  基板は、様々な予備ステップが実施できるように、露光ステーションＥＸＰでパターンが基板に付加される前に、測定ステーションＭＥＡ内で処理される。予備ステップは、高さセンサを使用して、基板の面高さをマッピングすること、およびアライメントセンサを使用して、基板のアライメントマークの位置を測定することを含むことができる。アライメントマークは、通常、規則的な格子パターンに配置される。しかし、マークを形成する際の不正確さにより、さらに、基板の処理全体を通して発生する基板の変形により、マークは理想的な格子から外れる。このため、装置が、製品フィーチャをきわめて高い精度で正確な位置にプリントする場合に、基板の位置および向きを測定することに加えて、実際上、アライメントセンサが、基板領域全体にわたって、多数のマークの位置を詳細に測定しなければならない。装置は、制御ユニットＬＡＣＵによって制御される位置決めシステムをそれぞれが含む２つの基板テーブルを有する、いわゆる２段タイプとすることができる。一方の基板テーブルに載った１つの基板が、露光ステーションＥＸＰで露光されている間、別の基板は、様々な予備ステップを実施できるように、測定ステーションＭＥＡで他方の基板テーブルに載せることができる。したがって、アライメントマークの測定は非常に時間がかかり、２つの基板テーブルを設けることで、装置のスループットの大幅な向上が可能になる。基板テーブルが測定ステーションおよび露光ステーションにある間、位置センサＩＦが、基板テーブルの位置を測定できない場合に、両方のステーションで基板テーブルの位置を探知するのを可能にする第２の位置センサを設けることができる。リソグラフィ装置ＬＡは、例えば、２つの基板テーブルと、その間で基板テーブルを交換できる２つのステーション（露光ステーションおよび測定ステーション）と、を有する、いわゆる２段タイプとすることができる。
【００１７】
[0016]  製造設備内で、装置２００は、装置２００でパターンを形成するために、感光性レジストおよび他の被覆を基板Ｗに塗布する被覆装置２０８も収容する「リソセル」または「リソクラスタ」の一部を形成する。装置２００の出力側には、露光されたパターンを現像して物理レジストパターンにするために、焼成装置２１０および現像装置２１２が設けられている。これらの全装置間で、基板ハンドリングシステムは、基板の支持と、１つの装置から次の装置への基板の移送と、を引き受ける。しばしば一括してトラックと称されるこれらの装置は、トラック制御ユニットの制御下にあり、トラック制御ユニットは、それ自体、監視制御システムＳＣＳによって制御され、監視制御システムＳＣＳはまた、リソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵを通してリソグラフィ装置を制御する。こうして、様々な装置は、スループットおよび処理効率を最大限にするように動作することができる。監視制御システムＳＣＳは、各パターン付き基板を形成するために実施されるステップの定義をより詳細に規定したレシピ情報Ｒを受け取る。
【００１８】
[0017]  パターンがリソセルにおいて付加され、現像されると、パターン付き基板２２０は、２２２、２２４、２２６などで示す他の処理装置に移送される。典型的な製造設備の様々な装置によって、様々な処理ステップが実施される。例として、この実施形態の装置２２２は、エッチングステーションであり、装置２２４は、エッチング後のアニールステップを行う。さらなる物理的および／または化学的処理ステップがさらなる装置２２６などに適用される。材料の堆積、表面材料特性の改質（酸化、ドーピング、イオン注入など）、化学機械研磨（ＣＭＰ）などの様々なタイプの処理が、実際のデバイスを作製するために必要とされ得る。装置２２６は、実際上、１つまたは複数の装置で実施される一連の様々な処理ステップを表すことができる。
【００１９】
[0018]  公知のように、半導体デバイスの製造は、基板の層ごとに適切な材料およびパターンを用いてデバイス構造を構築するために、そのような処理を多数繰り返すことを必要とする。相応して、リソクラスタに到達した基板２３０は、新たに用意された基板とすることができるし、または基板２３０は、このクラスタで、または全く別の装置ですでに処理された基板とすることができる。同様に、必要とされる処理に応じて、基板２３２は、装置２２６から出ると、次のパターン形成処理のために同じリソクラスタに戻すことができるし、またはパターン形成処理のために、行き先を異なるクラスタにすることができるし、またはダイシングおよびパッケージ化のために送られる完成品とすることができる。
【００２０】
[0019]  製品構造の各層は、プロセスステップの異なるセットを必要とし、各層で使用される装置２２６は、タイプが完全に異なることがある。さらに、装置２２６によって適用される処理ステップが名目上同じである場合でさえ、大型設備において、様々な基板に対してステップ２２６を実施するために、並行して動作するいくつかの同一と考えられる機械があり得る。これらの機械間の構成または欠点の小さな相違は、この小さな相違が、様々な基板に異なる形で影響を及ぼすことを意味し得る。エッチング（装置２２２）などの比較的各層に共通であるステップでさえ、名目上同一であるが、スループットを最大化するために並行して動作するいくつかのエッチング装置によって実施されることがある。実際上、さらに、様々な層は、エッチングされる材料の細部と、例えば、異方性エッチングなどの特別な要件と、に応じて、様々なエッチングプロセス、例えば、化学エッチング、プラズマエッチングを必要とする。
【００２１】
[0020]  上記のように、前の、および／または次のプロセスは、他のリソグラフィ装置で実施することができ、様々なタイプのリソグラフィ装置で実施することさえできる。例えば、解像度およびオーバーレイなどのパラメータに関して要求がきわめて厳しい一部の層は、デバイス製造プロセスにおいて、要求があまり厳しくない他の層よりも高度なリソグラフィツールで実施することができる。したがって、一部の層は、液浸タイプのリソグラフィツールで露光することができ、一方、他の層は、「ドライ」ツールで露光される。一部の層は、ＤＵＶ波長で動作するツールで露光することができ、一方、他の層は、ＥＵＶ波長の放射線を使用して露光される。
【００２２】
[0021]  リソグラフィ装置によって露光される基板が、正確かつ一貫的に露光されるために、露光された基板を検査して、基板層間のオーバーレイエラー、線厚さ、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）などの特性を測定するのが望ましい。相応して、リソセルＬＣが配置された製造設備は、１つまたは複数のメトロロジシステムを含むこともできる。メトロロジシステムは、スタンドアロン型メトロロジ装置ＭＥＴ２４０および／または組込みメトロロジ装置ＩＭ２０７を含むことができる。スタンドアロン型メトロロジ装置ＭＥＴ２４０は、ライン外で測定を行うために、リソセルで処理された基板Ｗの一部またはすべてを受け入れる。組込みメトロロジ装置ＩＭ２０７は、ライン内での測定を行い、露光直後に基板Ｗの一部またはすべてを受け入れて測定するために、トラックに組み込まれる。メトロロジの結果は、監視制御システム（ＳＣＳ）に直接的に、または間接的に供給される（２３８）。エラーが検出されると、特に、同じバッチの他の基板をそれでも露光することができる程度にすぐに、かつ素早くメトロロジを行うことができる場合に、次の基板の露光を調整することができる。
【００２３】
[0022]  最新のリソグラフィ製造設備のメトロロジ装置の一般的な例には、スキャトロメータ、例えば、角度分解スキャトロメータまたは分光スキャトロメータがあり、このスキャトロメータは、通常、装置２２２でエッチングを行う前に、現像された基板の特性を２２０で測定するのに使用することができる。スタンドアロン型メトロロジ装置２４０および／または組込みメトロロジ装置２０７を使用して、例えば、オーバーレイまたはクリティカルディメンジョン（ＣＤ）などの重要な性能パラメータが、現像されたレジストにおいて、特定の精度要件を満たさないことを明らかにすることができる。エッチングステップの前に、現像されたレジストを剥がし、リソクラスタによって基板２２０を再処理する可能性が存在する。さらに、装置２４０からのメトロロジの結果２４２を使用して、監視制御システムＳＣＳおよび／または制御ユニットＬＡＣＵ２０６が長期にわたる小調整を行うことで、リソクラスタでのパターン形成処理の高精度な性能を維持し、それにより、製品が仕様から外れて、再処理を必要とするリスクを最小限にすることができることが公知である。当然のことながら、メトロロジ装置２４０および／または他のメトロロジ装置（図示せず）は、処理済み基板２３２、２３４および投入基板２３０の特性を測定するのに使用することができる。
【００２４】
[0023]  メトロロジ装置が図２（ａ）に示されている。スタンドアロン型メトロロジ装置２４０および／または組込みメトロロジ装置２０７には、例えば、そのようなメトロロジ装置、または他の任意の適切なメトロロジ装置があり得る。ターゲットＴとターゲットを照明するために使用される測定放射の回折放射線とが、図２（ｂ）にさらに詳細に示されている。図示したメトロロジ装置は、暗視野メトロロジ装置として公知のタイプである。メトロロジ装置は、スタンドアロン型デバイスとすることができるし、または、例えば、測定ステーションもしくはリソグラフィックセルＬＣのいずれかで、リソグラフィ装置ＬＡに組み込むこともできる。装置全体にわたっていくつかの分岐を有する光軸は、点線Ｏで示されている。この装置では、照明源１１（例えば、キセノンランプ）によって放射された光は、レンズ１２、１４および対物レンズ１６を含む光学系によって、ビームスプリッタ１５を介して基板Ｗに誘導される。これらのレンズは、２連の４Ｆ構成で配置されている。異なるレンズ構成がそれでも基板像を検出器上に形成し、同時に、空間周波数フィルタリング用の中間瞳面のアクセスを可能にするという条件で、異なるレンズ構成を使用することができる。したがって、放射線が基板に入射する角度範囲は、ここでは（共役）瞳面と称される、基板平面の空間スペクトルを示す平面の空間強度分布を画定することで選択することができる。特に、これは、レンズ１２、１４間で、対物レンズ瞳面の後方投影像である平面内に、適切な形態のアパーチャプレート１３を挿入することで行うことができる。図示した例では、アパーチャプレート１３は、様々な照明モードが選択されるのを可能にする、１３Ｎおよび１３Ｓの符号を付けた様々な形態を有する。この例の照明システムは、オフアクシス照明モードを形成している。第１の照明モードでは、アパーチャプレート１３Ｎは、単に説明のために「北（Ｎ）」と指定した方向からのオフアクシスをもたらす。第２の照射モードでは、アパーチャプレート１３Ｓは、同様であるが「南（Ｓ）」の符号を付けた反対の方向から照明するために使用される。様々なアパーチャを使用することで、他の照明モードが可能である。所望の照明モード以外の任意の不必要な光は、所望する測定信号に干渉することになるので、瞳面の残部は暗色とするのが望ましい。
【００２５】
[0024]  図２（ｂ）に示すように、ターゲットＴは、基板Ｗが対物レンズ１６の光軸Ｏに垂直な状態で配置されている。基板Ｗは、サポート（図示せず）によって支持することができる。軸Ｏから外れた角度からターゲットＴに当たった測定放射線Ｉは、ゼロ次光線（実線０）および２つの一次光線（一点鎖線＋１および二点鎖線−１）を生じさせる。小ターゲットがオーバーフィルされる場合、これらの光線は、メトロロジターゲットＴおよび他のフィーチャを含む基板の領域にわたる多数の平行光線の１つにすぎないことを忘れてはならない。プレート１３のアパーチャは、有用な量の光を受け入れるのに必要な有限の幅を有するので、入射光線Ｉは、事実上、所定の角度範囲を占め、回折光線０および回折光線＋１／−１は幾分広がる。小ターゲットの点広がり関数によれば、各次数＋１、−１は、示すような単一の理想光線ではなく、所定の角度範囲にわたってさらに広がる。ターゲットの格子ピッチおよび照明角は、対物レンズに入射する一次光線が、中心光軸と密接して整列するように設計および調整できることに留意されたい。図２（ａ）および図２（ｂ）に示した光線は、単に、光線が図中でより容易に区別されるのを可能にするために、幾分軸から外れて示されている。
【００２６】
[0025]  基板Ｗ上のターゲットＴで回折した少なくとも０次および＋１次のものは、対物レンズ１６によって集められ、逆戻りしてビームスプリッタ１５を通る。図２（ａ）に戻ると、北（Ｎ）および南（Ｓ）として符号を付けた直径方向両側のアパーチャを指定することで、第１および第２の照明モードの両方が示されている。測定放射の入射光線Ｉが光軸の北側から来ると、すなわち、アパーチャプレート１３Ｎを使用する第１の照明モードが適用されると、＋１（Ｎ）の符号を付けた＋１回折光線が、対物レンズ１６に入射する。それに対して、アパーチャプレート１３Ｓを使用する第２の照明モードが適用されると、（−１（Ｓ）の符号を付けた）−１回折光線がレンズ１６に入射する。
【００２７】
[0026]  第２のビームスプリッタ１７は、回折ビームを２つの測定分岐に分流する。第１の測定分岐では、光学系１８は、ゼロ次および一次回折ビームを使用して、ターゲットの回折スペクトル（瞳面像）を第１のセンサ１９（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ）に形成する。各回折次数はセンサの異なる部分に当たるので、画像処理により、各次数を比較し、対照させることができる。センサ１９によって取り込まれた瞳面像は、メトロロジ装置の焦点を合わせる、および／または一次ビームの強度照度測定値を正規化するために使用することができる。瞳面像は、再現などの多くの測定目的に使用することもできる。
【００２８】
[0027]  第２の測定分岐では、光学系２０、２２は、ターゲットＴの像をセンサ２３（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ）に形成する。第２の測定分岐では、開口絞り２１が、瞳面と共役である平面に設けられる。開口絞り２１は、ゼロ次回折ビームを遮断するように機能するので、センサ２３に形成されるターゲットの像は、−１または＋１の一次ビームからのみ形成される。センサ１９、２３によって取り込まれた像はプロセッサＰＵに出力され、プロセッサＰＵは像を処理し、プロセッサＰＵの機能は、行われる特定のタイプの測定によって決まる。「像」という用語は、ここでは広い意味で使用されることに留意されたい。−１および＋１の次数の１つだけが存在する場合に、格子線の像は形成されない。
【００２９】
[0028]  図２に示すアパーチャプレート１３および視野絞り２１の特定の形態は単なる例である。本発明の別の実施形態では、ターゲットのオンアクシス照明が使用され、オフアクシス開口を有する開口絞りを使用して、実質的に１つだけの一次回折光をセンサに送る。さらに別の実施形態では、一次ビームの代わりに、または一次ビームに加えて、二次、三次、さらに高次のビーム（図２に示していない）を測定に使用することができる。
【００３０】
[0029]  これらの様々なタイプの測定に適合可能な測定放射を行うために、アパーチャプレート１３は、ディスクのまわりに形成された複数のアパーチャパターンを含むことができ、このディスクは、所望のパターンを所定の位置に合わせるために回転する。アパーチャプレート１３Ｎまたはアパーチャプレート１３Ｓは、一方向（構成に応じてＸまたはＹ）に向けられた格子を測定するためにのみ使用することができることに留意されたい。直交格子の測定の場合、ターゲットを９０°および２７０°だけ回転させることができる。これらの使用、ならびに装置の他の様々なバリエーションおよび用途が、前に公開された上記の出願に記載されている。
【００３１】
[0030]  メトロロジ装置は、測定放射の波長の選択を可能にする。照明源１１からの測定放射は、特定の測定を実施できるようにフィルタ処理することができる。波長は、全基板測定ごとに１回調整することができる。最適な波長は層によって決まり得る。通常、メトロロジ装置は、約７〜１０個の範囲を取り得る少数の離散フィルタを含み、この離散フィルタは、測定放射をフィルタ処理し、それにより、同じ数量の可能な波長だけからの波長の選択を可能にする。これは性能を制限することがある。さらに、離散した波長間の切換え時間は長く、したがって、全基板測定ごとに１回だけ調整することができる。
【００３２】
[0031]  このため、離散フィルタを１つまたは複数の線形可変フィルタ（ＬＶＦ）に置き換えることが提案される。ＬＶＦは、フィルタに沿った１つの（または複数の）方向の位置と共に、実質的に線形で変化するスペクトル特性を有するフィルタである。ビームがフィルタを通過する位置が変わるように、フィルタを放射ビームに対して移動させることで（フィルタ、ビーム、または両方のいずれかを物理的に移動させることによって）、フィルタ処理されたビーム波長は、広範な波長（例えば、４００ｎｍ〜９００ｎｍ）にわたって線形で変化することができる。出力放射ビームは、図２（ａ）に示すメトロロジ装置で使用する測定放射のビームとすることができる。
【００３３】
[0032]  ＬＶＦの最も単純な実装は、出力波長が単にフィルタ上の空間位置によって選択される単一の調節可能な帯域通過フィルタである。実施形態では、ＬＶＦは、そのような単一の調節可能な帯域通過フィルタを含むことができる。しかし、より適応性のあるフィルタは、通過帯域を調節可能にするために、１つは長波通過ＬＶＦおよび１つは短波通過ＬＶＦの２つのエッジパスＬＶＦを組み合わせて設計することができる。両方のフィルタを一緒に移動させることで、中心波長を連続的に調節することができ、フィルタを互いに対して移動させることで、組み合わせたフィルタの帯域幅を調節することもできる。このため、他の実施形態では、ＬＶＦは、直列の短波通過フィルタおよび長波通過フィルタの両方を含むことができ、それにより、中心波長および／または様々な通過帯域を広い帯域（例えば、４００ｎｍ〜９００ｎｍ）にわたって連続的に調節することができる帯域通過フィルタを形成する。
【００３４】
[0033]  ＬＶＦの使用は、波長部分の選択が限定されるという問題に対処する。しかし、典型的なＬＶＦは重くて大きい。したがって、単一基板の測定中の波長の切換えは困難である。したがって、改良した実施形態では、高速波長切換えを可能にする複数の案が提案される。慣性が小さい機械構造を使用して、比較的高速の（離散フィルタを有する現在の構成、または現在のＬＶＦ構造を使用した構成よりも場合によっては５０倍高速の）波長選択を可能にすることで、単一のターゲットに対して、様々な波長の測定放射を用いた多測定を実施することができる。これは、様々な測定の結果を使用することで、各ターゲットの測定を最適化し、かつ／または（例えば、プロセス変動に対する）測定ロバスト性を高める機会をもたらす。例えば、良好な非対称補正は、（例えば、ブラインド照明源分離技術を使用して）多波長の測定を組み合わせることで達成することができる。波長切換えは十分に速くすることができるので、単一の測定が現在実施されているのと同じ時間窓内で、単一ターゲットに対する多測定を実施することができる。これは、（例えば、測定および／または再現において）精度を改善し、かつ／または機械スループットを、例えば、２倍に改善することができる。
【００３５】
[0034]  １つの実施形態では、線形可変フィルタは、ホイールまたはガラス担体などの回転可能に取り付けられたフィルタ要素に取り付けることができる。図３は３つのそのような実施形態を示している。図３（ａ）では、ＬＶＦ３１０がホイール３２０に取り付けられている。図３（ｂ）では、ＬＶＦ３１０は、回転可能に取り付けられた透明（例えば、ガラス）の担体３３０に被覆されている。図３（ｃ）では、ＬＶＦ３１０は、小径ホイール３４０に取り付けられており、または被覆されており、ＬＶＦ３１０は、ホイール３４０の大部分を含む、または大部分を覆っている。この例では、ＬＶＦは、部片に切断して、重なった形でホイール３４０に貼り付けることができる。各これらの例において、回転可能に取り付けられたフィルタ要素３２０、３３０、３４０は、（例えば、固定された）放射ビーム３５０が、回転可能に取り付けられたフィルタ要素３２０、３３０、３４０の角度位置に応じて、ＬＶＦ３１０の様々な部分によってフィルタ処理されるように回転することができる。当然のことながら、これらは単なる例にすぎず、ＬＶＦを含む、回転可能に取り付けられたフィルタ要素は、任意の数の異なる形態をとることができる。
【００３６】
[0035]  ＬＶＦを有する、回転可能に取り付けられたフィルタ要素を含む任意の実施形態では、実際上、一方は短波長通過ＬＶＦであり、他方は長波長通過ＬＶＦである、回転可能に取り付けられた直列の２つのそのようなフィルタ要素があり、それにより、帯域通過フィルタを形成することができる。２つの回転可能に取り付けられたフィルタ要素は、通過帯域および中心波長が選択可能なように、個別に制御可能な角度位置を有するのが好ましい。しかし、２つの回転可能に取り付けられたフィルタ要素が、個別に制御可能な角度位置を有さず、したがって、中心波長だけが選択可能である他の実施形態も可能である。
【００３７】
[0036]  他の実施形態は、ＬＶＦ全体にわたって放射ビームを走査することを含むことができる。すでに説明したように、ＬＶＦは、単一の帯域通過フィルタ、または直列の短波長通過ＬＶＦおよび長波長通過ＬＶＦからなるＬＶＦ対を含むことができる。後者の場合に、１つ、または両方のＬＶＦが移動可能であるか、またはどちらのＬＶＦも移動することができない。したがって、中心波長の主（高速）制御は、ＬＶＦ全体にわたる放射ビームの走査によって実施され、一方、両方のＬＶＦが移動可能な実施形態では、中心波長の任意選択のさらなる制御は、２つのＬＶＦを一緒に移動させることを含み得る。２つのＬＶＦの相対移動を可能にすることで、ＬＶＦの一方だけを互いに対して移動させて、通過帯域を調節可能にすることができる。ビームは、例えば、可動式（例えば、傾斜する）ミラーなどの可動光学部品を使用して、ビームを誘導することを含む様々な方法でＬＶＦの全体にわたって走査することができる。
【００３８】
図４は、傾斜式ミラーを有するそのような装置を示している。装置は、照明源４００（すなわち、例えば、白色光などの多波長源、または連続する波長のスペクトルを含む多波長源）と、入力レンズ４１０と、第１の傾斜ミラー４２０と、短波長通過ＬＶＦ４３０と、長波長通過ＬＶＦ４４０と、光学系４５０と、第２の傾斜ミラー４６０と、出力レンズ４７０と、を含む。傾斜ミラーの向きに応じて、放射ビームは、短波長通過ＬＶＦ４３０および長波長通過ＬＶＦ４４０の様々な部分を通過する。示した例では、ビームは、第１の光路４８０および第２の光路４８０’をたどるのが示され、各光路は、傾斜ミラー４２０、４６０の様々な配置によるものである。このように、フィルタ処理された放射の中心波長を素早く制御することができる。当然のことながら、ビームは、例えば、可動式（例えば、傾斜可能に取り付けられた）透過光学部品を含む他の方法で誘導することができる。
【００３９】
[0037]  図５は、電気活性光学部品５２０（例えば、ネマチック液晶などの電気活性液またはエレクトロウェッティング原理を含む電気活性レンズ）を含む装置を走査する別のビームを示し、出力ビームの方向５８０、５８０’は、電気活性光学部品５２０に加えられる信号で変わる。図４に関連して説明したのと同様に動作する短波長通過ＬＶＦ４３０および長波長通過ＬＶＦ４４０、ならびに入力レンズ５１０も示されている。
【００４０】
[0038]  そのような走査ビームの実施形態では、短波長通過ＬＶＦ４３０および長波長通過ＬＶＦ４４０の一方または両方は、通過帯域の制御を（より遅いながらも）可能にするために、単独可動式とすることができる。しかし、基板の多測定を実施する場合に最も意味のあるのは中心波長の高速制御である。
【００４１】
[0039]  他の実施形態は、２つ以上の光路間の切換えを含むことができ、それぞれは、少なくとも１つのＬＶＦ、好ましくは（説明した短波長通過ＬＶＦおよび長波長光路ＬＶＦを含む）１対のＬＶＦを含む。光路の１つ、一部、またはすべてにおいて、ＬＶＦの一方または両方は、１つ、一部、または各光路における通過帯域選択および／または中心波長選択を可能にする可動式とすることができる。光路間の切換えは、２つ（または、光路数に応じて２つを超える）前もって選択された通過帯域および／または中心波長間のきわめて素速い選択を可能にする。
【００４２】
[0040]  図６は、第１のＬＶＦ対４３０、４４０を含む第１の光路６０５と、第２のＬＶＦ対４３０’、４４０’を含む第２の光路６１５とを含む第１の光路切換え実施形態を示している。入力レンズ６１０の後ろには、直列のポラライザ６２５、可変位相差板６３５（例えば、（例えば、ネマチック）液晶または圧電弾性モジュレータを含むものなどの電気活性光学部品）、および偏光感受型ビームスプリッタ６４５がある。可変位相差板６３５を制御することで、ビームの偏光を制御することができ、したがって、第１の光路６０５と第２の光路６１５との間の選択が可能になる。各光路の合焦光学部品６５５、６５５’、出力ビームスプリッタ６６５、および出力レンズ６７０も示されている。
【００４３】
[0041]  図７は、第２の光路切換え実施形態を示している。基本原理は、図６に示したものと同じである。しかし、光路切換えは、素早く切り換えられて光路に出入りできる可動式光学部品７４５、７６５（例えば、図７に示すミラーまたはレンズ）を用いて実施される。このように、ビームは、第２の光路７１５に沿って選択的に進路を変えることができるし、または進路を変えずに第１の光路７０５をたどることもできる。３つ以上の光路または異なる構成の可動式光学部品を有する実施形態などの他の構成も容易に想定できる。
【００４４】
[0042]  本明細書で説明した提案は、連続する可変波長選択を可能にし、あらゆる中心波長（および、任意選択で通過帯域）を簡単に調節することができる。これは、特定の層（性能）を最適化する機会をもたらし、または再現精度（ＣＤ）を向上させる。実施形態は、様々な中心波長間の切換え時間をきわめて短時間にすることができ、切換え時間は０．０１０秒近辺であり、スループットの向上または単一ターゲットの精度の向上（再現）を可能にする。さらに、オーバーレイ、焦点距離、およびＣＤの測定を組み合わせることができる。また、線形可変フィルタは、均一なカラーフィルタの削減または除去、金銭の節約を可能にする。現在のホイールは、均一フィルタが大型のために大きく、したがって、動きが遅い。本明細書で説明した実施形態は、コンパクトな構造、およびより短時間の移動時間を可能にする。
【００４５】
[0043]  光リソグラフィとの関連において、本発明の実施形態の使用について上記に特定の言及を行うことができたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィで使用することができ、状況が可能にする場合、光リソグラフィに限定されない。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に形成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層に押し付けることができ、レジストは、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組み合わせを加えることで硬化する。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残したままレジストから引き離される。
【００４６】
[0044]  本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの波長、あるいはそれらの近辺の波長を有する）紫外（ＵＶ）線および（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極端紫外（ＥＵＶ）線、さらには、イオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射線を包含する。
【００４７】
[0045]  「レンズ」という用語は、状況が可能にする場合、屈折式、反射式、磁気式、電磁気式、および静電式光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントの任意の一つ、またはそれらの組み合わせを指すことができる。
【００４８】
[0046]  特定の実施形態の前述の説明は、本発明の一般的な性質を完全に明らかにするので、他者は、当業者の技能の範囲内の知識を適用することで、過度の実験を行うことなく、本発明の一般概念から逸脱することなく、そのような特定の実施形態を容易に修正し、および／またはそのような特定の実施形態を様々な用途に適合させることができる。したがって、そのような適合および修正は、本明細書に提示した教示およびガイダンスに基づいて、開示した実施形態の等価物の趣旨および範囲内であることを意図されている。当然のことながら、本明細書における専門語または用語は、例を用いて説明するためのものであり、限定するものではなく、本明細書の用語または専門語は、教示およびガイダンスに照らして、同業者によって解釈されるべきである。
【００４９】
[0047]  本発明の広さおよび範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるのではなくて、添付の特許請求の範囲およびその等価物によってのみ規定されるべきである。
【図１】
2019511000.tif 000003
【図２（ａ）】
2019511000.tif 000004
【図２（ｂ）】
2019511000.tif 000005
【図３（ａ）】
2019511000.tif 000006
【図３（ｂ）】
2019511000.tif 000007
【図３（ｃ）】
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【図４】
2019511000.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2019511000.tif 000014
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